BIM与轻量化技术在新盛万豪酒店机电工程中的应用探索

邵统宇1 仝 振 左 超3 周建亮

(1.徐州润华置业有限公司，徐州 221000； 2.中国矿业大学力学与土木工程学院，徐州 221116; 3.上海开建信息技术有限公司，上海 200233)

引言

建筑行业作为我国国民经济的支柱产业之一，信息化建设的水平不仅体现了行业科技进步的水平，同时也反映了整个行业的综合实力[1]。同时，随着建筑工程项目的复杂化、大型化等趋势的发展，要求工程建设的管理更加细致、规范，更迫切需要项目管理的信息化水平能有效支撑各项目管理目标控制的信息需求[2]。我国住房和城乡建设部明确提出，建筑产业现代化和BIM技术的推广应用是我国建筑业发展和改革的重要任务和目标，BIM技术应用是推进建筑业信息化的重要手段，为产业链贯通、工业化建造提供技术保障，并在《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中对BIM技术的应用路线给出了具体的指导性要求[3]。

然而，尽管我国政府及企事业单位均已在 BIM 技术相关技术领域投入较大努力，但在BIM技术的落地使用过程中，一方面初期投入巨大，对于个人工作效率提高并不明显(BIM 技术优势在于提高团队工作效率)，另一方面，我国 BIM 技术的应用目前尚处于工具整合阶段，更多应用存在于设计和施工过程中由二维转向三维的断续式应用，未能从根本上改变项目管理的组织与生产方式[4-5]。为此，本研究在建设单位的支持下，选取了徐州地区较有代表性的复杂项目进行了BIM技术的价值应用探索，同时也对应用过程中出现的组织问题和管理问题进行了思考。

1 工程概况

1.1 项目简介

新盛广场项目位于江苏省徐州市泉山区云龙湖北侧，东临苏堤路、中山南路，西接市民广场，南靠云龙湖北大堤，北临湖北路和苏堤路。地块总用地面积 99 369m2。用地性质为商业、文化旅游用地。其包含商业街、商场、 办公、公寓式酒店与五星级万豪酒店，总建筑面积为 288 000m2。其中新盛广场万豪酒店总建筑面积54 323m2，包括地上6层和地下2层。整体建筑的BIM建筑模型及其效果图如图1、图2所示。

图1 建筑专业模型

图2 项目效果图

1.2 工程BIM应用的特点和难点

(1)本项目为商业项目，项目参与方众多，协调难度大，工期紧张。

(2)综合深化集成图纸工作量大，涉及土建、幕墙、给排水、采暖、通风、消防等较多专业，且各专业间存在较多的交叉点和较广的交叉面。

(3)地下室、夹层和屋面结构复杂且机电管线设备较多，对机电总承包单位协调工作及深化设计能力要求较高。

(4)项目参建各方习惯于传统的项目管理方式，建设单位和施工单位管理人员对BIM技术仅仅有初步概念性了解，对BIM软件工具完全不熟悉。

2 BIM组织与应用环境

2.1 BIM应用目标

根据项目的实际需求，通过建立全寿命周期的BIM技术服务，BIM模型应能达到施工模型深度，并把本项目的BIM成果通过轻量化技术提供给业主方和施工方[6-7]，以达到施工优化目的，具体包括：

(1)设计阶段主要解决方案论证、可视设计(建模)、协同设计、性能化设计、工程量统计、管线综合、净高检查以及碰撞检查等内容。

(2)施工阶段主要解决工程量统计、管线综合、施工进度模拟(需施工单位配合)、施工组织模拟(需施工单位配合)、数字化建造(需施工单位配合)、物料跟踪(施工单位主导)、施工现场配合以及竣工模型交付(需施工单位配合)等工作。

(3)运维阶段主要解决维护计划、物料信息养护以及灾害应急模拟(运维的数据库资料需参建单位协助)等工作[8]。

图3 项目机电模型

2.2 团队组织

BIM技术是一种高效的管理技术。在BIM技术实施之前，就要建立起明确的组织机构，这样才会在后续工作的过程中能高效的运作[9]。BIM技术的组织机构主要包括建模组和应用组两个小组，其中建模组工作内容主要包括在项目实施前期，根据规定的计划周期进行模型搭建，分析碰撞报告，调整模型等工作；应用组主要负责在项目交底、现场施工指导施工及时纠偏、项目实际数据收集。本项目的BIM团队由徐州绿色与智慧建造(BIM)工程技术中心提供咨询与技术支持，并由现场机电管理人员与技术工程师担任深化设计顾问，在专业知识和现场经验相结合的情况下，可以高效地开展BIM工作。

2.3 应用措施

徐州绿色与智慧建造(BIM)工程技术中心具有专业的技术知识与实战经验，为该项目探索出了一条基于BIM技术的整体解决方案：

项目开工后，由施工单位制定切实可行的工作计划，并建立各专业模型，校核无误后对各专业进行综合排布，结合现场实际对原设计中不合理处给予消除，并绘制管道联合支架。随后组织各单位对深化设计成果进行联合评审，BIM团队针对评审提出的合理建议进行完善。若无异议，由甲方代表签字，送递至设计院进行确认，并出图作为深化设计后的图纸[10-11]。

2.4 软硬件环境

BIM办公室具备高配置的电脑10台，满足建模、和深化设计以及制作动画的需求。同时为了规范工作以及更好地对文件进行分类存储，BIM中心制定统一的工作标准，包括文件夹体系的建立、文件的命名、专业代号以及系统颜色等。

本项目所采用的软件主要包括：Revit、Navisworks、BIMBox、720云、AutoCAD等[12-13]。

图4 文件分类存储规则

图5 系统颜色规则

3 BIM轻量化技术的应用

本项目中，指导现场施工作为BIM的出发点和落脚点，通过BIMBox作为私有云平台来整合BIM信息。在现场管理方面以深化设计后的图纸和模型作为验收标准，以移动端为辅助工具进行现场管理，可以大大提高施工效率。

图6 BIMBox界面

图7 BIMBox文档存储

3.1 BIM轻量化技术在建模中的应用

本项目在实施过程中，在建筑与结构模型以及幕墙系统在小组成员建成的基础上进行机电模型的建立。机电专业中包含电气、设备、给排水、消防、采暖、通风与空调等分部分项工程，通过搭建模型可以真实地反映各专业的空间分布和交叉关系，以样板间机电作为示例(图8、9、10)所示，同时上传至轻量化云端平台，通过移动端等结合使用，使得可以在施工过程中更加便捷地随时三维查看模型来指导具体施工过程。

图8 样板间机电平面图

图9 样板间机电三维平面图

图10 样板间机电三维图

3.2 BIM轻量化技术在深化与施工中的应用

3.2.1 碰撞检查

在机电各专业模型搭建完成以后，可利用专用软件(如 Naviswork 等)生成轻量化模型对各个专业进行碰撞检查和统计，目的是为了能够快速地查找出项目中各个图元、主体之间的碰撞并进行调整，查找碰撞点并对其进行解决，这项工作主要是查找管线间的硬碰撞问题，使建模人员清晰看出各点位管线间的碰撞情况，从而制定有针对性的调整方案。同目前在二维图纸中进行管线综合相比，不仅能够在三维中直观地显示出来，而且还能够快速准确地找到并修改碰撞图元，从而极大地提高绘制管线综合的效率和正确性，保证较高的设计和施工质量[14-16]。同时，对碰撞点可以同步反馈到轻量化平台上，使得沟通更加便捷。

3.2.2 辅助管线综合及材料优化

对项目中重点、难点区域进行管线排布优化，通过对优化后的模型进行剖解、注释，可以直接导出管线综合剖面图，提前解决碰撞及安装问题。在完成的模型中，可自动提取构件工程量，能利用模型属性自动按楼层、区域、系统等条件筛选，而且在模型进行优化变更的同时，工程量也会发生相应的变化，以进行方案对比分析。

图11 复杂节点的全景图

图12 外立面全景图

3.2.3 辅助现场施工

BIM 技术来源于现场，最终还是要为了指导施工。除了传统BIM工作的深化设计外，还有些新的软件和技术来辅助现场施工管理。通过采用Twinmotion进行材质的附着，可在关键节点处生成全景三维现场，直接扫码即可观看，十分便捷。

(1)基于BIM技术的精准预埋：在主体预埋阶段，严格按照深化设计后的BIM模型，准确定位各类留孔洞，预埋套管，出具主体预埋阶段预留孔洞施工图。

(2)移动终端的运用：将模型导入移动终端，实现现场查看复杂部位的机电模型的详细信息，对现场复杂节点采用移动终端进行三维演示进行施工、拼装，使得实体建造过程中现场沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行，实现基于BIM技术的施工工艺革新，提高效率。

3.2.4 资料管理

本工程将土建和机电的BIM模型进行集成整合，并将各专业设计图纸、二次深化设计、变更、合同、文档资料等信息与对应模型构建进行关联，并上传至BIMBox私有云平台，可以随时查询和调取模型各构件以及各施工阶段的技术资料信息，可以提高认知度，避免理解偏差，提高现场管理效率。

图13 利用BIMBox查看轻量化模型

图14 利用BIMBox添加关联信息

3.2.5 施工问题协调

本工程建设过程中，项目组将问题分类并标准化，在BIMBox私有云平台上创建了具体的标准流程，由甲方明文规定所有设计变更、施工问题、文件发送等均须在平台上交流协调。标准流程包括深化图纸提交流程、设计变更流程、会议通知及会议纪要签收、施工问题协调、图纸下发、项目公司付款审批流程等等。

4 BIM与轻量化技术的应用效果与经验

本项目作为大型商业项目，设备关系线复杂，系统之间密集交错；同时，项目定位为五星酒店，毗邻徐州5A级云龙湖景区，客户体验度要求较高，在外立面造型、系统设备安装、精装修等为施工环节带来较大的难度。就目前而言，尽管目前项目尚未完工，但是机电安装工程已顺利推进50%，比预期目标节约了10天的工期。BIM与轻量化技术的引进，很大程度上解决了专业间深化协调的效率，降低了复杂节点施工技术门槛，极大地保障施工工期，提升了施工质量与产品品质，节约了管理成本，为响应国家节能、节水、节材及环境保护提供了强有力的技术保障，取得了较好的社会效益和经济收益。

图15 利用BIMBox进行施工协调

另一方面，本项目的实施也遇到了诸多问题，在项目各方的共同努力下，得到了很好的解决，其中的主要经验包括：

(1)建设单位的支持是BIM项目有效落地的组织保障。本项目的BIM服务委托方为项目业主方，尽管业主方项目部的人员对BIM的概念和价值有初步了解，但对项目的BIM价值点如何有效嵌入其管理流程和业务指导中，对BIM具体软件的更从未接触过，在项目主管和和各部门负责人的坚定推动下，建立了定期BIM培训制度、BIM应用组参与项目会议以及现场巡视、资料汇总等一系列制度，有力地推动了BIM成果的使用落实。

(2)BIM项目的实施规划是本项目顺利推进的前提与基础。在BIM项目组成立初期，BIM人员与业主方进行了多次沟通，对项目的BIM模型深度、BIM标准、工作界面划分、工作流程等进行了细化，确保了项目实施可以有据可依、有章可循。

(3)轻量化平台为本项目的应用降低了障碍、增加了沟通的便利性。在目前的BIM主流软件中，Naviswork是主要的项目管理工具，但仍然存在安装的硬件需求、不便于移动端查看、资料归集不方便以及需要学习成本等问题，本项目采用了BIMbox的基于网页端的轻量化BIM平台，有效地解决了以上问题，受到了项目参建各方使用人员的肯定。

5 总结

本项目通过运用BIM与轻量化技术搭建BIM云平台等工作，使得多参与方多终端的综合信息共享与管理。将搭建的BIM模型导入基于BIM轻量化技术的BIMBox云平台中，各参与方可以随时随地进行资料查阅、模型查看，结合全景制作技术，可以在网页端、移动端等系统终端，有效地将各参与方组织为一个整体，实现集成式管理，大幅提升了管理人员对项目整体把握的能力[17-18]。

BIM技术往往伴随着大而全的复杂的应用，这是BIM技术的缺陷之一，而采用轻量化技术，不仅可以保留BIM技术的优势，同时使得BIM技术的应用更加方便、快捷，能够大大提高BIM技术应用的积极性，有效地提高工作效率与施工的精细化管理。